路基路面课程设计

襄樊学院路基路面课程设计任务书

路基路面课程设计-道路结构设计+沥青混合料设计

1道路结构计算任务书

某道路交通量繁重，为双向四车道沥青混凝土路面。根据交通调查与计算，竣工后第1年平均日当量轴次：5605(次/d，设计弯沉和沥青层底拉应力计算用)；7200（次/d，半刚性基层层底拉应力计算用）年交通量平均增长率为6.2%，请设计半刚性基层沥青路面道路结构，具体内容包括1）给出道路结构设计一般步骤，冰绘制道路结构设计流程图；2）计算设计年限内一个车道上的累计当量轴次（p190）（注意土木1班设计一级公路，设计年限取值15；土木2班与3班设计二级公路，设计年限取值12；土木1班车道系数取值0.4，土木2班与3班车道系数取值0.5）；3）计算沥青路面设计弯沉（p188）；4）初步拟定路面结构如下，给出实际弯沉ls；5）图示给出计算位置，并计算层底拉应力；6）给出结论。 层位 结 构 层 材 料 名 称 20/15度模量 材料劈裂强度(MPa) 容许拉应力(MPa) 1 4cm细粒式沥青玛蹄脂碎石 1400/1800 1.6 0.44 2 6cm中粒式沥青混凝土 1000/1600 0.98 0.27 3 8cm粗粒式沥青混凝土 800/1200 0.84 0.25 4 18cm水泥稳定碎石 1500 0.5 0.22 5 18cm水泥稳定碎石 1500 0.5 0.22 备注： 弯沉计算公式如下，可采用bisar层状体系计算。

ls

2p

c*F

1000E0

0.01mm 设计弯沉值ld 600Ne 0.2 Ac As Ab　　

Ne 设计年限内一个车道上标准轴载累计作用次数

Ac－－公路等级系数，高速公路、一级公路为1.0，二级公路为1.1As－－面层类型系数，沥青混凝土面层为1.0Ab－－基层类型系数

附Bisar弹性层状体系力学计算软件，spdm路面设计软件，会提供给大家。

2 AC-20沥青混合料目标配合比设计任务书

具体包括1）给出技术要求，2）根据4档原材料的级配以及合成级配的上下限要求给出级配中值 曲线的配合比，3）根据击实试验结果计算空隙率，矿料间隙率等，4）根据不同油石比下的试验结果绘制草图求取最佳油石比，5）进行水稳定性验算。（任务书中表中空格请填写上，合成级配要摸索excel的制作，最佳油石比图形的绘制等，全部手写）

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1 设计依据

（1） 《民用机场沥青混凝土道面施工技术规范》（MH 5011－1999） （2） 《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004） （3） 《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTJ 052-2000） （4） 《公路工程集料试验规程》（JTJ 034-2000） （5） 《公路路基路面现场测试规程》（JTJ 059-95）

2 AC-20沥青混合料配合比设计方法与技术指标

AC-20沥青混合料配合比设计采用马歇尔设计法，设计标准见表2.1。马歇尔试件采用双面击实75次的方法成型。

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3 原材料

3.1沥青结合料

SBS改性沥青由中石化上海沥青销售公司提供（宁波镇海石化公司生产），其技术指标测试结果见表3.1。经实测，SBS改性沥青相对密度为1.020。 3.2集料与填料

集料采用由甲方提供的浙江宁波产凝灰岩碎石，由0~3.5mm（4#料），3.5~7mm（3#料），7~15mm（2#料）和15~23mm（1#料）四档料组成。填料采用甲方提供的浙江丽水产石灰石磨细的矿粉。各档集料和矿粉的密度和筛分结果见表3-1和表3-2。

3.3抗剥落剂

采用上海同未道路工程科技有限公司提供的液体抗剥落剂（T-066），掺量为沥青质量的0.4%。

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4 级配设计

4.1级配设计范围

AC-20沥青混合料级配要求见表4.1。

4.2级配选择

在AC-20沥青混合料级配范围内选择上、中、下三种级配，通过对三种级配沥青混合料的性能对比分析，优选最佳级配。三种初选级配见表4.2，各种材料配比见表4.3。

选择作4.4%为初试油石比，按照表4.3的配比成型马歇尔试件，并测试其体积参数和力学性质指标，结果见表4.4。

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备注：空隙率=（1-毛体积密度除以理论密度*100。

根据试验结果，在油石比为4.4%条件下三种级配的沥青混合料的空隙率均偏大、沥青饱和度不足，其原因主要是集料密度偏小、需要较高含量的沥青。对于No.1级配，沥青混合料孔隙率相对较小，且级配处于规范中值附近，最终选择No.1级配作为设计级配。

5 最佳油石比确定

5.1不同油石比马歇尔试件的成型

按照选定的设计级配，分别采用3.3%、3.8%、4.3%和4.8%四种油石比成型马歇尔试件，并测试马歇尔试件的体积参数和力学指标，试验结果列于表5.1。

5.2最佳油石比的确定

按表5.1中试验结果，分别绘制毛体积密度、稳定度、流值、空隙率、VMA、VFA与油石比的关系曲线，见图5.1。（绘制图）

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图5.1－1 油石比与孔隙率关系曲线 图5.1－2 油石比与矿料间隙率关系曲线 图5.1－3 油石比与沥青饱和度关系曲线 图5.1－4 油石比与毛体积相对密度关系曲线

根据图5.1中试验数据曲线的走势，对该图进行如下分析：

①对本次试验的油石比范围，密度没有出现峰值，直接以目标空隙率4％所对应的油石比作为OAC1，OAC1＝5.2%；

②满足各项指标（不包括VMA）技术规范标准的油石比范围 OACmin=4.9%，OACmax=5.4%，OAC2＝（OACmin+ OACmax）/2 = 5.2%；

③取OAC1和OAC2的中值作为计算的最佳油石比OAC，OAC＝（OAC1＋OAC2）/2＝5.2%；

④按计算的最佳油石比，检验图5.1 中所对应的空隙率和VMA值，满足设计要求，最终选择最佳油石比为5.2%。

6 最佳油石比条件下沥青混合料性能检验

6.1沥青混合料马歇尔技术指标检验

在最佳油石比条件下成型马歇尔试件，测试其各项马歇尔技术指标，列于表6.1中（三个马歇尔试件的平均值）。试验结果表明，马歇尔技术指标均满足设计要求。

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6.2水稳定性检验 6.2.1浸水马歇尔试验

按照规定方法（T 0790）进行浸水马歇尔试验，试验结果列于表6.2中。残留稳定度为93.8%，满足不小于85%的要求。

备注：残留稳定度=浸水后的值除以津水前的值 6.2.1冻融劈裂试验

按照规定方法（T 0729）进行冻融劈裂试验，试验结果列于表6.3中。残留强度比TSR为90.6%，满足不小于80%的设计要求。备注：TSR=冻融后的值除以冻融前的值。

6.3高温稳定性检验

按照规定方法（T 0719）进行车辙试验，试验结果列于表6.3中。试验结果见测试结果见表6.4。动稳定度为3051次/mm，满足不小于2800次/mm的设计要求。

6.4渗水情况检验

按照规定方法（T 0730）对利用轮碾机成型的混合料车辙试件进行表面渗水

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情况测试，混合料试件渗水系数为26ml/min，基本上不渗水。